(57)【要約】      （修正有）【課題】温度や湿度等の環境変動、装置設置状態の変化などの外乱があっても適切な補正量を算出することができ、走査線位置ずれを高精度に補正できる画像形成装置、走査線位置ずれ補正方法を提供する。【解決手段】レーザビームの走査状態を検出するためのレーザビーム検出手段Ｐ１、Ｐ２と、トナーパターンを検出するためのトナーパターン検出手段２２〜２４と、レーザビームの走査状態を補正するための補正手段としての液晶偏向素子１５を有し、レーザビーム検出手段Ｐ１、Ｐ２とトナーパターン検出手段２２〜２４の検出値に基づいて液晶偏向素子１５を制御手段５により制御する。【選択図】    図６
2006137133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から放射されたレーザビームを、偏向走査手段により主走査方向に偏向走査し、走査結像光学系により該レーザビームを像担持体上に光スポットとして集光させ、前記像担持体上に形成された潜像を顕像化する現像手段を有する画像形成装置において、
前記レーザビームの走査状態を検出するためのレーザビーム検出手段と、トナーパターンを検出するためのトナーパターン検出手段と、前記レーザビームの走査状態を補正するための補正手段を有し、前記レーザビーム検出手段と前記トナーパターン検出手段の検出値に基づいて前記補正手段を制御し、走査線位置ずれ、倍率誤差、ピッチ間隔を補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記レーザビーム検出手段は、副走査方向に応じて主走査方向の受光部の幅又は受光素子の間隔が変化する構成を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
前記走査線位置ずれを前記ピッチ間隔の補正の後に補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
走査線の傾きを補正する走査線傾き補正機構を備え、走査線の傾き補正を行った後に、前記ピッチ間隔の補正を行うように前期補正手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正機構を備え、走査線の曲がり補正を行った後に、前記ピッチ間隔の補正を行うように前期補正手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
複数の光源を有し、前記レーザビーム検出手段の検出値は、複数のレーザビームの平均値を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
複数の光源を有し、複数のレーザビームのうち特定のビームを用いて前記トナーパターンを形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
前記補正手段により補正されたレーザビーム位置を前記レーザビーム検出手段で再度検出し、各誤差要因の偏差が所定範囲内になるまで、少なくとも２回以上上記補正制御を繰り返すことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちの何れかに記載の画像形成装置における走査線補正方法において、
前記走査線を補正するためにフィードバック制御を用いることを特徴とする走査線補正方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のうちの何れかに記載の画像形成装置における走査線補正方法において、
前記走査線を補正するためにフィードフォワード制御を用いることを特徴とする走査線補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置、特に複数色のトナー像の重ね合わせによりカラー画像を形成するフルカラー画像形成装置、該画像形成装置に用いられるレーザ書込光学系の走査線補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を用いたデジタル複写機及びレーザプリンタ等の画像形成装置において、感光体の回転に従って潜像が形成され、現像、転写が行われる。
高速化と高解像度の要望から、複数の感光体ドラムを転写体の搬送方向に沿って配列し、各色の画像形成部で形成したトナー像を重ね合わせることでカラー画像を形成するカラー画像形成装置では、各色の感光体ドラムに対し光走査装置を各々配置して画像形成を行う複数のレーザ光源によるマルチレーザプリンタが主流となってきている。
装置の小型化と高画質化と高速化を図るレーザビームのマルチ化によって、益々、レーザビーム間の距離は狭まる傾向にあり、走査線の幅も狭くピッチ間隔も短くなり、走査線同士の位置決め条件はより厳しくなってきている。
温度変動や湿度変動、装置設置状態の変化などの外乱によって、画像形成装置を形成する光学素子間の位置関係に変化が生じることによる光ビームの位置ずれに伴う変動による画像への悪影響が生じている。
【０００３】
また、装置の稼動によりポリゴンミラーや定着部で発生する熱により、走査結像光学系を構成する光学素子間での温度の違いや同一光学素子内での温度の偏りによって、被走査面（像担持体）上での走査状態に変動が生じ、画像出力の悪化を招くこととなる。
温度変動等の外乱によって各色を構成する光学系毎で走査状態の位置ずれ発生量が異なる場合に、各感光体に形成される潜像を各色のトナーで現像し、重ね合わせて可視化すると、色ずれとなって現れて画像の品質を劣化させる。
【０００４】
特開平１０−５８７４６号公報には、トナーパターン、潜像パターンを形成し、走査線ピッチむら検出して補正する技術が開示されている。
特開２００１−２８１５７２号公報には、被走査面(像担持体)上におけるレーザビームを検出し、主走査・副走査方向のビーム径の変動を測定し、ビーム径制御手段となる光学素子を制御してビーム径と副走査ピッチを補正する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−５８７４６号公報
【特許文献２】特開２００１−２８１５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来技術では、トナーパターンあるいは、レーザビームのみを検出して走査状態の補正を行っていた。すなわち、トナーパターンでの位置ずれ結果のみ、あるいは、走査結像光学系による像担持体上での位置ずれのみに基づく補正であったため、使用状態に応じた適切な補正量を算出することができなかった。
各走査線に対応したレーザビームの走査位置を修正幅分だけ移動させる場合に、トナーパターンのみでは、各レーザビームの像担持体上での修正前の通過位置を把握することができず、補正手段によりレーザビームを適切に目標位置へ移動することができない。
それぞれの走査線の被走査面(像担持体)と転写媒体が異なる場合などには、潜像形成以後の転写工程において、ずれ要因が発生している場合などには、各レーザビームの走査位置のずれと差違がある場合もあり、一意的に重ねずれ量から、それぞれのレーザビームにおける走査位置の補正量を求めることができず、重ね合わせずれの解消が困難だった。
【０００７】
加えて、重ね合わされた複数の走査線同士の位置ずれや曲がり、歪みがある、走査線間の副走査ビームピッチむら、走査線間の位置ずれと走査線間における倍率誤差等の重ね合わせのずれ要因が複数ある場合には、各走査線単独での走査状態の変動も含まれるので、両者を同時に検出することができないため、精度の良い走査線の重ね合わせをすることはできなかった。
また、主走査方向の像高ごと(例えば、用紙の両端や中心)で、副走査方向に異なった位置ずれを有するいわゆる走査線のたわみや歪みが発生した場合には、走査線のピッチ間隔と歪みの補正量の検出及び補正を適切に行うことができなかった。
また、位置ずれ誤差を補正するために、倍率誤差やピッチ間隔を補正したことにより新たな位置ずれが生じることも発生する。
【０００８】
そこで、本発明は、温度や湿度等の環境変動、装置設置状態の変化などの外乱があっても適切な補正量を算出することができ、傾き、曲がりを含めた走査線ずれを高精度に補正できる画像形成装置、走査線補正方法の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、光源から放射されたレーザビームを、偏向走査手段により主走査方向に偏向走査し、走査結像光学系により該レーザビームを像担持体上に光スポットとして集光させ、前記像担持体上に形成された潜像を顕像化する現像手段を有する画像形成装置において、前記レーザビームの走査状態を検出するためのレーザビーム検出手段と、トナーパターンを検出するためのトナーパターン検出手段と、前記レーザビームの走査状態を補正するための補正手段を有し、前記レーザビーム検出手段と前記トナーパターン検出手段の検出値に基づいて前記補正手段を制御し、走査線位置ずれ、倍率誤差、ピッチ間隔を補正することを特徴とする。
請求項２記載の発明では、請求項１記載の画像形成装置において、前記レーザビーム検出手段は、副走査方向に応じて主走査方向の受光部の幅又は受光素子の間隔が変化する構成を有していることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置において、前記走査線位置ずれを前記ピッチ間隔の補正の後に補正することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置において、走査線の傾きを補正する走査線傾き補正機構を備え、走査線の傾き補正を行った後に、前記ピッチ間隔の補正を行うように前期補正手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置において、走査線の曲がりを補正する走査線曲がり補正機構を備え、走査線の曲がり補正を行った後に、前記ピッチ間隔の補正を行うように前期補正手段を制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明では、請求項１乃至５のうちの何れかに記載の画像形成装置において、複数の光源を有し、前記レーザビーム検出手段の検出値は、複数のレーザビームの平均値を用いることを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明では、請求項１乃至５のうちの何れかに記載の画像形成装置において、複数の光源を有し、複数のレーザビームのうち特定のビームを用いて前記トナーパターンを形成することを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明では、請求項１乃至７のうちの何れかに記載の画像形成装置において、前記補正手段により補正されたレーザビーム位置を前記レーザビーム検出手段で再度検出し、各誤差要因の偏差が所定範囲内になるまで、少なくとも２回以上上記補正制御を繰り返すことを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明では、請求項１乃至８のうちの何れかに記載の画像形成装置における走査線補正方法において、前記走査線を補正するためにフィードバック制御を用いることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の発明では、請求項１乃至８のうちの何れかに記載の画像形成装置における走査線補正方法において、前記走査線を補正するためにフィードフォワード制御を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の発明によれば、温度変動や湿度変動、装置設置状態の変化などの外乱によって生じる画像出力の悪化の解決策として、レーザビーム検出手段によって、各レーザビームの像担持体上での絶対的な座標データを特定すると同時に、トナーパターン検出手段によりトナーパターンの走査線の傾き、曲がりを含めたそれぞれの位置ずれ情報を、トナーパターンの重ねずれデータとして同時に検出することによって、重ねずれ解消のための各レーザビームによる走査状態を補正するための補正手段の修正量を演算部で算出し、前出の絶対的な座標データによりレーザビームを補正する適切な補正量を与えることができ、より精度の高い補正を行うことができる。
一方、タンデム型画像形成装置においても、同一の像担持体にマルチビームにより複数で書き込むことで、高速化に対応することができる。画像出力と走査線位置ずれ補正を並列して行うことができるので、走査線の補正処理を行っても画像出力時間を短縮することができ、装置稼動に伴う定着部のヒータの稼働時間やポリゴンミラーの駆動時間等を削減することができ、消費電力の削減が可能となる。
【００１９】
また、位置ずれ要因に応じて補正手段が配備されるが、個別に補正手段を用いて補正することによって、新たな位置ずれが生じるので、それぞれの位置ずれ要因を勘案して、各位置ずれを補正するために適切な補正手順および各補正量決定することが、適切な位置ずれ補正のために重要である。
本発明では、像担持体上の走査状態（開始・終了点位置ずれ、倍率誤差、ピッチ間隔）をレーザビーム検出器により検出することで各レーザビームの像担持体における副走査座標を検出でき、補正前での各走査線の走査方向の原点出しを行うことができる。複数の走査線間での異なる走査状態（開始・終了点位置ずれ、倍率誤差、ピッチ間隔）に応じて、任意の補正手段を可変したことによる他の位置ずれ要因への影響を補正部により勘案して、それぞれの走査線に目標値への補正量を適切に与えることができる。
【００２０】
走査結像光学系を共用する部分から、それぞれの像担持体上に分離する副走査方向に像担持体を配置したタンデム型カラー画像形成装置において、温度変動に伴う各像担持体上でのレーザビームの走査状態の変動により、色ずれが発生している。各色ごとの状態をそれぞれのレーザビーム検出手段によって検出し、ピッチ間隔については個別に、また、開始点・終了点位置ずれ、倍率誤差については、それぞれ現在のレーザビーム位置を原点として、トナーパターン検出手段による重ねずれ量からそれぞれのレーザビームに対する補正量を算出することにより、色ずれを低減することができる。さらに、レーザビームによる走査状態の検出によりトナーパターンによる検出頻度を削減できるので,その分のトナーの使用量を軽減するとともに、補正部での処理時間を短縮することができる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、書込タイミングと倍率誤差、ピッチ間隔について、演算部により走査線位置ずれ要因別の誤差量を算出し、対応する前記補正手段を制御することにとって、縦線ゆらぎや色ずれの低減した画像をえることができる。
像担持体の走査領域の書込開始前と終了後に非平行にフォトディテクタを設置することにより、開始側と終了側の間で生じる倍率誤差による検出時間の変動を検出できる。開始側と終了側の距離とレーザビーム検出手段を構成する受光部間の距離の関係から、各レーザビーム検出手段の受光時間に対する倍率誤差の影響を排除するとともに、走査結像光学系毎にレーザビーム検出手段を設けることによって、全ての像担持体上でのレーザビームの走査位置を検出することができ、トナーパターン検出手段で検出された位置ずれの補正方法を、予め指定した像担持体を基準に補正を行わず、走査結像光学系毎に各補正手段に対する補正量が最小となる組み合わせを制御部で求めることができ、補正に要する時間を短縮することができる。また、補正手段の稼動により発生するレーザビームの光量分布やビームスポットの変動等の影響を削減することができる。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、走査線位置ずれを先に補正してから後にピッチ間隔を補正すると、ピッチ間隔の補正によって再び位置ずれが生じてしまうことがあるので、ピッチ補正をした後に走査線位置ずれを補正することにより適切な走査線の補正を行うことができる。
【００２３】
請求項４記載の発明によれば、走査線の傾きとピッチ間隔が同時にずれていた場合に、ピッチ補正をした後に走査線の傾きを補正すると、再びピッチ間隔が変動してしまうために、最初に走査線傾き補正機構により走査線の傾きを補正した後、ピッチ補正を行うほうが適切な走査線の補正を行うことができる。
【００２４】
請求項５記載の発明によれば、走査線の曲がりとピッチ間隔が同時にずれていた場合に、ピッチ補正をした後に走査線の傾きを補正すると、再びピッチ間隔が変動してしまうために、最初に走査線の傾き補正機構により走査線の傾きを補正した後、ピッチ補正を行うほうが適切な走査線の補正を行うことができる。
【００２５】
請求項６記載の発明によれば、複数の光ビームにおける位置ずれの平均値によってそれぞれの光ビームを補正することにより、補正手段の補正量の最大値を低減することができるので、従来よりも補正手段による光学系への変動幅を削減することができ、各光ビームに対応した光学系の変異量の違いを低く抑えることができ、安定した光ビームスポットを像面上に形成できる。
【００２６】
請求項記載の発明によれば、タンデム型画像形成装置の場合に、同種類の光学系を並列して設置することができるので、温度変動等の外乱に対して、同一傾向の位置ずれを生じる場合には、特定の光ビームについてトナーパターンを形成し、特定の光ビームにおいてのみセンシングを行って、位置ずれ補正を行う。これにより、特定光ビームのみにレーザビーム検出手段ないし、トナーパターン検出手段を設ければよく、部品点数の削減と位置ずれ補正の処理時間を短縮することができる。
【００２７】
請求項８記載の発明によれば、少なくとも２回以上補正制御を繰り返すことにより、補正手段による位置補正を高精度に行うことができる。
【００２８】
請求項９記載の発明によれば、温度変動や走査結像光学系毎や光学素子内での温度偏差により、像坦持体上で重ね合わされた走査線同士の副走査ビームピッチずれ、位置ずれ、倍率誤差が同時に生じている場合に、一つのずれ要因を改善しても、残りのずれ要因を解消することができないが、走査ビーム毎に応じた補正手段を可変することにより、解決することができる。
非平行フォトディテクタによる位置ずれデータを初期値として、演算部によって、トナーパターン位置ずれに対応した補正手段への補正値を算出し、補正手段を補正値分修正する制御をした後での走査状態を検出し、目標値との差違を所定値以内にするフィードバック制御を行うことによって、各走査線それぞれの位置ずれと形状の変動を抑えつつ、各々の走査線同士のピッチ間隔、位置ずれを補正することができる。複数の走査線による走査線間隔の変動と位置ずれをそれぞれ、軽減するように補正することが可能となる。個別の走査線変動を修正しつつ、全体の重ね合わせずれ状態を同時に補正することが可能となる。
【００２９】
トナーパターンの位置ずれデータを初期値として、演算部により、像担持体のビーム位置を補正手段への補正値を算出し、補正手段を修正する制御をした後での走査状態を検出するフィードバック制御を行う。これにより、検出結果と目標値との差違を所定値以内にするフィードバック制御を行うことによって、各走査線それぞれの位置ずれと形状の変動を抑えつつ、各々の走査線同士のピッチ間隔、位置ずれを補正することができる。
また、レーザビーム検出手段によって、各像担持体中での絶対的な座標を検出できているため、位置ずれ補正のために必要となるフィードバック制御のループ回数を削減することができ、補正に要する時間を削減でき、画像出力に要する時間を削減できるので、消費電力を削減することができる。
【００３０】
請求項１０記載の発明によれば、フィードフォワード制御では、装置内外の温度変動や湿度変動や装置の傾斜等の外乱による各レーザビームの走査状態の変動やトナーパターンの位置ずれの関係を、予め補正ルールとして設定しておくことによって、外乱の影響を最小限にして、位置ずれの変動を最小限にすることができる。温度変動による画像の劣化を時間遅れなく補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の一実施形態を図１乃至図１２に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて、本実施形態における画像形成装置の構成の概要を説明する。ローラ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ間に張設された中間転写ベルト２１の展張面に沿ってドラム状の感光体２０Ｙ（イエロー）、２０Ｍ（マゼンタ）、２０Ｃ（シアン）、２０Ｋ（ブラック）が並設されている。
感光体２０Ｙの周囲には、反時計回り方向に順に、露光手段としての共通の光走査装置１０５、現像手段１０６Ｙ、中間転写ベルト２１の内側に設けられる図示しない１次転写ローラ、図示しないクリーニング手段、図示しない除電手段等が配置されている。感光体２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋにおいても同様である。
【００３２】
各色の画像情報に基づいて各々レーザビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４で各感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ上に各色成分画像の静電潜像が形成され、各現像手段１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋにより可視像化される。
各色のトナー像は中間転写ベルト２１上に順次重ね合わせて転写される。重ね合わせ画像は、給紙カセット１１１から所定のタイミングで給紙される転写紙（記録媒体）に２次転写ローラ１０２ｄにより一括転写される。カラー画像転写後、中間転写ベルト２１はクリーニング手段で清掃される。転写紙は定着装置１１４へ送られてここで熱と圧力によりカラー画像を定着される。
定着を終えた転写紙は、装置本体を略垂直に搬送されて装置上面の排紙トレイ１１０に排出される。
【００３３】
図２に、本実施形態における画像形成装置の光走査装置１０５を含む要部を示す。光走査装置１０５は４色(シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）)の走査結像光学系を有し、各色に相当するレーザビームＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４が各感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに集光するようになっている。
複数の発光源を有する光源手段としての光源１０は、半導体レーザ１０ａとカップリングレンズ１０ｂとシリンドリカルレンズ１０ｃから構成される光源部を４組有している。各レーザビームから放射された光束は、カップリングレンズ１０ｂにより平行光束あるいは弱い発散性もしくは収束性の光束に変換され、シリンドリカルレンズ１０ｃにより、副走査方向に収束され、ポリゴン防音ガラス１１を透過し、偏向走査手段であるポリゴンミラー１２の偏向反射面の主走査方向に長い線像として結像される。
【００３４】
ポリゴンミラー１２で偏向走査されたレーザビームは、走査結像光学系を構成するｆθレンズの第一レンズ１４を透過し、ブラック成分画像を書き込む光束（レンズの上端部）は、折返しミラー１６Ｋで反射され、ｆθレンズの第二レンズ１７Ｋを透過し、ハーフミラー１９Ｋを透過または反射する。透過した一方の光束は像担持体であるドラム状の感光体２０Ｋ上に光スポットを形成し、矢印方向に走査される。
反射された他方の光束はレーザビームを検知するレーザビーム検出手段としてのレーザビーム検出器Ｐ１Ｋ(上流側)とＰ２Ｋ(下流側)へ反射される。レーザビーム検出器Ｐ１、Ｐ２は各々固定基板Ｇ１、Ｇ２に実装固定している。
【００３５】
ｆθレンズの材質は非球面形状が容易かつ低コストなプラスティックからなる。材質の具体例としては、低吸水性や高透過率、成形生に優れたポリカーボネートを主成分とする合成樹脂が優れる。温度変動等外乱による変動が少ない硝材も用いられる。
イエロー、マゼンタ、シアンの各色成分を書き込むレーザビームについても上と同様に、それぞれの光路に折返しミラーで分離され、各感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ上に光スポットを結像し、各色とも同一方向に走査され、各感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃにそれぞれの色成分画像の静電潜像を形成する。ブラックに対応する素子には符号にＫを付記している。イエローマゼンタ、シアンともに光学的な同位置に配置している。イエローマゼンタ、シアンについては各々符号にＹ、Ｍ、Ｃを付記して説明を省略する。
【００３６】
ｆθレンズ群１４、１７Ｋは、非球面形状の形成が容易であり、かつ、低コストなプラスティック樹脂からなり、低吸水性、高透過率、成形性に優れるポリカーボネートやポリカーボネートを主成分とする合成樹脂が適している。
また、複数のレーザビームが共通なｆθレンズ１４を通過する構成にすることによって、個別にｆθレンズの取り付け誤差や温度変動の違いによるレンズ間での走査状態の差異の発生を抑えることができる。
【００３７】
また第二レンズ１７は、温度や湿度による変動を軽減するために、図３に示すように、走査線曲がり補正機構を兼ねる走査線傾き補正機構３０により支持されている。
第二レンズ１７としては、１０数センチ〜２０センチ以上の長さを持つ長尺レンズが必要となる。長尺レンズは一般に樹脂材料で形成されているため、外界の温度変化によってレンズ内の温度分布が不均一となると、反りを生じて第二レンズ１７が副走査方向に弓なりな形状になる。
このため、走査線傾き補正機構３０は、上フレーム（板金）３１と下フレーム（板金）３２で第二レンズ１７を挟み込み、下フレーム３２の長手方向の３箇所設けられた押圧板バネ３３と、これに対応して上フレーム３１の長手方向の３箇所設けられた押圧調整手段３４によって圧力をかけて第二レンズ１７の反りを補正する構成を有している。
【００３８】
押圧調整手段３４は、図４に示すように、上フレーム３１の上面に固定されたコ字形のブラケット３５と、該ブラケット３５の一方の垂直片に一端部を摺動自在に支持されるとともに他方の垂直片に他端部を螺合されて略水平に支持されたテーパピン３６と、ブラケット３５の底面と上フレーム３１を貫通して形成された角穴に嵌合するコロ３７を有している。
第二レンズ１７の反りが著しく走査線曲がりが極端な場合には、曲がりの位置に対応する各テーパピン３６のねじ込みを調整してコロ３７による押圧力を可変することにより改善する。
コロ３７の軸方向と直交する方向からテーパピン３６のネジ部３６ａを回転させると、テーパ部３６ｂによりコロ３７が押圧され、副走査方向に第二レンズ１７が押し下げられ、走査線曲がりの補正が可能となる。
【００３９】
図３に示すように、第二レンズ１７は下フレーム３２に固定された走査基準ピン３８、３８により中央部の凸部１７ａを挟まれて主走査方向の位置決めをされている。
上フレーム３１の一端部には、ステッピングモータ３９が設けられている。
図５に示すように、ステッピングモータ３９のモータ軸３９ａには、所定のピッチのネジが切られ、そのネジ部３９ｂには外側に平歯車４１を一体に有するナット部４０が螺合されている。さらに、モータ軸３９ａには平歯車４２が一体に設けられている。これらの平歯車４１、４２は、上フレーム３１と下フレーム３２間に支持された垂直軸４３に一体に設けられた２段歯車４４、４５に噛み合っており、差動ネジ機構４６が構成されている。上下フレーム３１、３２に歯車列の軸受部設けることで、差動ネジ機構４６を保持部材（上下フレーム３１、３２等）と一体に構成している。
【００４０】
図３に示すように、上下フレーム３１、３２と間隔保持部材４７で一体化された第二レンズ１７は、図４に示すように、走査基準ピン３８の下部に設けられたＶ字溝に位置決めされたコロ４８が下フレーム３２の底面と接触し、そこを支点としてステッピングモータ３９が駆動することによりシーソーのように揺動し（γチルト）走査線傾き調整が可能となる。
図３に示すように、上下フレーム３１、３２の両端部は、レンズホルダ４９に締結した板バネ５０によって副走査方向に押圧され、調整後の状態を保持するようになっている。レンズホルダ４９は別部材として示したが、光学ハウジングと一体的に形成してもよい。
【００４１】
温度変動等によりレーザビームの副走査ビームピッチずれが生じ、走査線間隔がずれるときに、走査線を補正する手段である液晶偏向素子１５が設置されている。液晶偏向素子１５を電気的に制御することによりレーザビームの射出方向を任意に偏向することができる素子である。
液晶偏向素子１５は、図６に示すように、レーザビーム検出器Ｐ１、Ｐ２、トナーパターン検出手段２２〜２４の検出情報に基づいて制御手段５により制御される。
制御手段５はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を含むマイクロコンピュータであり、画像形成装置のメインコントローラが兼ねることができる。
【００４２】
液晶偏向素子１５の偏向角は駆動電圧波形の波高値またはパルス幅デューティにより任意に可変可能である。
例えば、画像出力の開始信号の入力より、走査結像光学系を透過したレーザビームの走査位置をレーザビーム検出器Ｐ１ＫとＰ２Ｋにより検出し、像担持体上に走査線の重なり状態を検出するためのトナーパターン２１ａが形成される。形成されたトナーパターン２１ａをトナーパターン検出手段２２〜２４により、それぞれの走査線の重なり状態を検出する。
トナーパターンより算出された走査線ピッチむら、走査線位置ずれ等の重ねずれ要因を補正する過程で、前記レーザビームの走査位置の変動による修正を加えた修正値を、補正手段である液晶偏向素子１５に加え制御することにより補正を行う。
同時に各走査線の倍率誤差、開始・終了点位置ずれ、走査線曲がりや傾き等の走査状態の変動を補正するために、光源１０に加えられる画像データのパルスを走査状態の変動に応じて制御することによって補正することができる。
【００４３】
図７に走査線ピッチずれ補正のフィードバック制御を示す。トナーパターン検出手段２２〜２４により検出された走査線ピッチずれ値を初期値とし、制御手段５の演算部により算出された修正量(ずれ補正角度)を補正手段である液晶偏向素子１５（三角プリズム角度制御）に与え、レーザビーム検出器Ｐ１Ｋ、Ｐ２Ｋによって補正後のレーザビームの走査位置を検出し、目標値との差異を比較する。
このループ処理を繰り返すことによる、走査されるレーザビームの検出値と目標値の差異が一定以下に修正するフィードバック制御により、良好な走査線の重ね合わせを保つことができ、気温上昇や、設置状態の変化等の外乱に対しても、走査線ピッチずれのない良好な画像出力を形成することができる。
【００４４】
重ね合わせの位置ずれやピッチずれ等の異なる位置ずれ成分を含む走査状態をより適切に制御するために、基準となるレーザビームを定め、ずれ要因別の補正によって、すでに補正された位置関係に影響を及ぶすことがないように、光学素子による姿勢制御や補正方法、手順を決定する。
図８に、記録走査領域外にトナーパターンを形成する一例を示す。ページ間の画像出力領域５１同士の隙間にトナーパターン２１ａを形成することによって、主走査方向の開始端から終了端までにおける走査状態の変動を光学センサ（トナーパターン検出手段）により検出することができる。
また、図９に示すように、トナーパターン２１ａを記録走査領域枠外における画像出力領域５１の両端外に形成することによって、１画像出力内部での走査線の変動を測定することができ、レーザビーム検出器Ｐ１Ｋ、Ｐ２Ｋの検出データとあわせて、より精度よく位置ずれ補正を行うことができる。
【００４５】
以下に走査線位置ずれ補正について詳述する。
図２で示した、中間転写ベルト２１に各色のトナーの走査線を重ね合わせるタンデム型画像形成装置において、温度変動や装置の設置環境および装置内を構成する光学系毎や光学素子内での温度の偏りよって、光学素子のレイアウト配置に変動が生じ、色ずれや色毎の副走査ピッチずれが発生したときに、トナーパターン２１ａをトナーパターン検出手段２２〜２４により検出することによって、重ね合わされたトナーパターンから色ずれやピッチずれを求めることができる。
しかし、トナーパターンだけでは、それぞれの走査結像光学系において、レーザビームが各像担持体の副走査方向のどの位置を走査しているのかを求めることはできない。そこで、レーザビーム検出手段を設けることによって、トナーパターンを形成したそれぞれのレーザビームによる像担持体上における副走査方向のビーム位置を求めることができる。
これにより、それぞれの像担持体における絶対的なレーザビームの走査位置を明確にすることができ、レーザビームを像担持体内で移動させるべき方向と移動量を明確にすることができる。
これにより、トナーパターンの位置ずれや走査線ピッチずれを補正するため、それぞれの走査線の相対的位置関係から、それぞれの像担持体におけるビーム位置の適切な修正量を求め、既出の絶対的なレーザビームの走査位置を原点として、それぞれの補正手段（液晶偏向素子１５）によって制御することができる。
【００４６】
中間転写ベルト２１に各色のトナーの走査線を重ね合わせるタンデム型の画像形成装置において、走査線位置ずれ発生したときに、トナーパターンを検出することによって、重ね合わされた走査線間での走査線位置ずれを求めることができる。
上記方法で算出したそれぞれの像担持体における絶対的な位置関係を明確にすることができ、トナーパターンの位置ずれを補正するために、補正手段となる光学素子（液晶偏向素子１５）を制御するための適切な制御量を算出することができる。
本実施形態では、補正手段として液晶偏向素子１５を用いており、レーザビーム検出器Ｐ１Ｋ、Ｐ２Ｋにより走査位置を検出し、修正が必要な変異が生じたときに、所定の位置ずれ量になるように偏向駆動させ走査位置の補正を行う。
補正手段としては、上記液晶偏向素子１５の他、光学素子（楔形プリズム、ビーム合成光源モジュール、走査レンズ、ミラー等）の姿勢を制御することにより走査位置、副走査ビームピッチ、倍率誤差を補正することができる。
【００４７】
補正手段の他例として、図１０にビーム合成光源モジュールの一例を示す。ビーム合成光源モジュールをθ回転させることによって、レーザビームＢ１と、レーザビームＢ２の副走査ビームピッチｐを可変することができる。モジュールの回転に伴う走査開始点の移動については、光源１０に印加する画像データにパルス変調を印加することによって解消することができる。
図１１に楔形プリズムによる副走査の位置ずれ補正の一例を示す。頂角αの楔形プリズム６を図のように配置しγ回転させることにより、レーザビーム単独での副走査方向の位置を可変することができる。
また、走査線の位置ずれ、走査線間での倍率誤差が生じたときには、光源１０に印加する画像データに、それぞれの位置ずれに応じたパルス変調を印加して、補正することができる。
【００４８】
また、トナーパターンを検出できない場合には、それぞれの像担持体におけるレーザビーム検出器Ｐ１、Ｐ２のビーム位置のみから位置ずれ補正を行うことになり、像担持体上から中間転写体等への潜像ないしトナー像が形成されていく過程での位置ずれについて、レーザビーム検出手段では検出することができなかった従来の短所を本発明は補っている。
これにより、装置内外の温度変動や、経時変化や装置設置面の変化による光学素子の取り付け位置ずれよって生じる位置ずれに対して、トナーパターンのみで位置ずれを補正する場合に比べ、レーザビーム検出器Ｐ１、Ｐ２により、同時に各レーザビームによる走査位置の絶対座標と走査状態を検出できるので、走査面上に形成される光スポットの走査位置の補正をより適切に行うことができ、走査線位置ずれを改善した色ずれの生じにくい画像を形成することができる。
【００４９】
像担持体の走査方向に設けられたレーザビーム検出手段は、レーザビームの副走査方向における走査位置の変動量を検出するために、副走査方向の座標に応じて受光素子の幅または、受光幅を変化させることによるレーザビームが通過する検出時間差、検出時間長さの違いから、レーザビームの位置ずれを算出することができる。
また、副走査方向における隣接する受光部辺縁の間隔を変化させることによって、レーザビームの受光部間での検出時間差から副走査方向のビーム位置を算出することができる。
【００５０】
これにより、各像担持体上におけるレーザビームの副走査方向の走査位置ずれを求めることができ、各像担持体上を通過したレーザビーム位置の補正前の絶対値位置情報となる。
各走査線を重ね合わせたトナーパターンより検出された走査線位置ずれと、走査線ピッチずれから得られる各レーザビームを副走査方向に修正するときの現状の原点出しを行うことができ、適切なレーザビームの走査位置の移動修正を行うことができる。
また、互いに平行な辺縁を有する受光部ａと受光部ａ’をレーザビームが通過する時間差から、１走査毎での走査時間を算出することができる。走査時間の変動から、主走査倍率誤差を算出することができる。
【００５１】
図１２に、レーザビーム検出手段の他の例を示す。
像担持体の走査方向に設けられたレーザビーム検出手段は、レーザビームの副走査方向における走査位置の変動量を検出するために、副走査方向の座標に応じて受光素子の幅または、受光幅を変化させることによるレーザビームが通過する検出時間差、検出時間長さの違いから、レーザビームの位置ずれを算出することができる。
また、副走査方向における隣接する受光部辺縁の間隔を変化させることによって、レーザビームの受光部間での検出時間差から副走査方向のビーム位置を算出することができる。
これにより、各像担持体上におけるレーザビームの副走査方向の走査位置ずれを求めることができ、各像担持体上を通過したレーザビーム位置の補正前の絶対値位置情報となる。
各走査線を重ね合わせたトナーパターンより検出された走査線位置ずれと、走査線ピッチずれから得られる各レーザビームを副走査方向に修正するときの現状の原点出しを行うことができ、適切なレーザビームの走査位置の移動修正を行うことができる。
【００５２】
また、互いに平行な辺縁を有する受光部ａと受光部ａ’をレーザビームが通過する時間差から、１走査毎での走査時間を算出することができる。走査時間の変動から、主走査倍率誤差を算出することができる。
また、図１２のレーザビーム検出器１における受光部ａと受光部ｂをレーザビームが通過する時間差の増減は、副走査方向の位置ずれに比例するので、レーザビームの副走査方向の位置ずれを同時に算出することができる。
トナーパターンが形成される像担持体が中間転写体であれば、最終的な画像として形成されることなく、定着部等で取り除くことが可能であり、トナークリーニング機構によって除去することもでき、出力画像への汚れ等を避けることができる。
【００５３】
図１３に、走査領域の書込開始前と書込終了後の領域に分けて設けられるレーザビーム検出器１及びレーザビーム検出器２の位置関係の一例を示す。
温度変動や装置内での温度偏差が発生したときに、光学素子のレイアウト状態や、硝材の透過率の変動によって、レーザビーム検出器を構成する受光部のうち平行部（受光部ａと受光部ａ’）間での走査毎の走査時間の差違から主走査による倍率誤差を求めることができる。
同時に、主走査時間の変化量から、レーザビーム検出器Ｐ１の隣接する辺縁の角度θをなす受光部ａと受光部ｂ間での走査時間の変動から主走査方向の変化分を考慮して、副走査方向の位置検出精度を向上することができる。
二点同期に対応しており、全体倍率の補正（クロック補正）と副走査位置の補正を共用できる。
【００５４】
上記の方法で各レーザビームの像担持体上での位置検出の精度を高めることができ、光学センサ（トナーパターン検出手段）によりトナーパターンを検出することによって、重ね合わされた最終的な色ずれやピッチずれが求められ、色ずれやピッチずれを所定値以下に抑えるために、走査結像光学系毎に副走査方向のレーザビームの移動量を適切に行うことができる。
これにより、走査線位置ずれ及び走査線ピッチずれを良好に保つことができる。
また、各レーザビーム検出器を構成する受光素子の出力データを適宜組み合わせることによって、各レーザビーム検出器における副走査位置ずれ、走査ピッチずれ、倍率誤差等の光走査状態のパラメータについて、他の要因による受光素子間での走査時間の増減に関する寄与分を算出することができる。
また、１回の光走査から同時に複数の走査状態に関するパラメータを得ることができるので、異なる光走査による走査状態の変動の虞がなくなる。
位置決めのときに、予め記憶した時間差と副走査ずれのテーブルまたは関係式を、計測した受光部間の時間差について参照することによって、副走査位置ずれを求めることもできる。
【００５５】
画像の乱れとして顕著に表れる走査線位置ずれとピッチ間隔を補正するには、ピッチ間隔の補正により新たな位置ずれが発生するために、先にピッチ間隔を補正したのちに、走査位置ずれを補正することにより、走査線位置ずれとピッチ間隔のずれを軽減し、良好な画像を得ることができる。
書込タイミングと倍率誤差については光源手段への印加データへの位置ずれ補正量を反映することで軽減することができる。
図１０にピッチ間隔補正手段の一例を示す。
【００５６】
図１４に、走査線傾き、走査線曲がりの一例を示す。
図１５に、走査線傾き補正機構３０を用いた走査線傾き補正の手順の一例を示す。傾きを補正した後に（ｂ）、ピッチ補正を行う（ｃ）ことによって適切に合わせることができる。ピッチ補正に伴う走査線を回転させるための補正手段の制御によって走査線のピッチ間隔が新たに変動することを避けるためである。図１５において、符号Ｂ３は基準ビームを、Ｂ４は補正すべきビームを示す。
【００５７】
図１６に、走査線曲がり補正機構３０を用いた走査線曲がり補正の手順の一例を示す。曲がりを補正した後に（ｂ）、ピッチ補正を行う（ｃ）ことによって適切に合わせることができる。曲がり補正に伴う走査線の副走査方向の補正手段を制御することにより、ピッチ間隔が新たに変動することを避けるためである。補正手段の補正回数と補正量を軽減することができる。また、位置補正にかかる時間を短縮することができる。
図１６において、符号Ｂ３は基準ビームを、Ｂ４は補正すべきビームを示す。
【００５８】
複数のレーザビームの検出値の平均値を用いて補正することにより、それぞれのレーザビームの補正手段（液晶偏向素子１５）による修正量の最大値を軽減することができ、補正手段の移動量を抑えることができ、光学素子の変形や光路の変動による光ビームスポットの光量分布やビーム径の変動を抑えることができる。
【００５９】
マルチビームを用いることによって、一つの像担持体上で複数のレーザビームにより同時に書込走査を行うことによって、画像出力の高速化を図ることができる。また、外乱に対して同一の傾向となる場合には、マルチビーム内の特定のビームによりトナーパターンの形成を行い、各走査線の開始位置ずれや倍率誤差にはそれぞれのレーザビームに印加するパルス変調によって補正を行うことができる。
これにより制御部の位置ずれ算出部や補正にかかわる回路及びルールを簡素化することができ、制御回路の構成を簡素化でき、設計工数や部品点数の削減を図ることができる。
【００６０】
また、走査線が重なったトナーパターンのエッジ部の特定ビームとして、他の走査線との位置ずれを算出することによって、補正手段の補正方向が同じになり、位置ずれの方向を一方向にすることができ、補正量の算出方法、補正手段の制御方法を統一することができる。また、トナーパターンを複数のラインにより構成する場合に、画像データの入力状態によって、エッジ部を形成する光源がマルチビームの場合に必ずしも同一の光源と限らず、その時々の画像出力データとのタイミングで、光源が変わってくるために、エッジ部を形成するレーザビームを特定ビームとして制御部で補正することができる。
これにより制御部の位置ずれ算出部や補正にかかわる回路およびルールを簡素化することができ、制御回路の構成を簡素化でき、設計工数や部品点数の削減を図ることができる。
【００６１】
１回目の補正作業が適切に行われたかを確認することによってより精度の高い補正を可能としている。また、温度や湿度の変化ないし経時劣化による位置ずれに対する補正量の変化を確認することにもなり、次回以降の補正量選定へのテーブルデータの更新が可能となる。補正手段の補正回数と補正量を軽減することができる。位置補正にかかる時間を短縮することができる。
【００６２】
トナーパターン検出とレーザビーム検出により算出した位置ずれを、補正手段により解消しているが、フィードバック制御により補正結果を再度検出して所定値以上なら修正していくこと繰り返すことによって、より適切な位置ずれ補正を行うことができる。
図１２にフィ−ドバック制御を用いた位置ずれ補正方法の一例として、走査線ピッチずれ補正のフィードバック制御のサブルーチンを示す。形成されたトナーパターンを、トナーパターン検出手段によって検出した走査線ピッチずれ値を初期値として、演算部でそれぞれの走査線ピッチずれを解消するための補正手段の補正量を算出し、補正手段を制御する。このとき、温度変動等の外乱が加わってくるので、必ずしも、走査線ピッチずれを所定値内に制御できるか限らないので、再度レーザビーム検出手段によって、ビーム位置の検出を行い、検出値が目標範囲内にあるか比較を行う。これ送り返すことによって、走査線ピッチずれの補正を行う。
【００６３】
図１７に、フィードフォワード制御を用いることを特徴とする位置ずれ補正方法の一例を示す。
フィードフォワード制御により、温度変動等の外乱によって走査線の位置ずれの影響が出る前に、外乱を打ち消すような補正を行うことによって走査線の位置ずれを未然に防ぐもので、フィードバック制御よりも早く補正を行うことができる。
そのためには、事前に、外乱に対する走査線の位置ずれ量と補正量の関係について、モデルを同定したテーブルを制御手段５に有する必要がある。
【００６４】
画像形成装置を構成する走査結像光学系の特徴に合わせて、上述した位置ずれ補正方法を適宜実行することによって、走査線の位置ずれによる画像の劣化を防ぎ、高画質な画像出力を得ることができる。
トナーパターンから検出した位置ずれデータから算出した補正量と、各像担持体におけるレーザビームの絶対位置の検出をレーザビーム検出器により行うので、適切な補正量を補正手段に与えることができる。また、補正にかかる移動時間を軽減することができる。
また、ある位置ずれを補正手段より補正したことによって、新たな位置ずれが発生するような場合には、それぞれの位置ずれに対する補正手段の効果を考慮して、補正部で補正手順を決定することによって、より位置ずれの少ない補正方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態における画像形成装置の概要正面図である。
【図２】光走査装置を含む要部斜視図である。
【図３】走査線傾き補正機構又は走査線曲がり補正機構の斜視図である。
【図４】走査線曲がり補正機構の要部を示す概要断面図である。
【図５】走査線傾き補正機構の要部を示す概要断面図である。
【図６】制御ブロック図である。
【図７】走査線位置ずれ補正のフィードバック制御を示すフローチャートである。
【図８】記録走査領域外へのトナーパターンの形成例を示す平面図である。
【図９】記録走査領域内へのトナーパターンの形成例を示す平面図である。
【図１０】ビーム合成光源モジュールの斜視図である。
【図１１】楔形プリズムによる副走査の位置ずれ補正の一例を示す図である。
【図１２】レーザビーム検出器の他例を示す図である。
【図１３】レーザビーム検出器の他例を示す図である。
【図１４】走査線傾きと走査線曲がりを示す図である。
【図１５】走査線位置ずれの補正方法の一例を示す図である。
【図１６】走査線位置ずれの補正方法の他例を示す図である。
【図１７】走査線位置ずれ補正のフィードフォワード制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
ａ、ｂ、ａ'  受光部
１２  偏向走査手段としてのポリゴンミラー
１５  補正手段としての液晶偏向素子
２０  像担持体としての感光体
２２、２３、２４  トナーパターン検出手段
Ｐ１、Ｐ２  レーザビーム検出手段としてのレーザビーム検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006137133.tif 000013
【図１２】
2006137133.tif 000014
【図１３】
2006137133.tif 000015
【図１４】
2006137133.tif 000016
【図１５】
2006137133.tif 000017
【図１６】
2006137133.tif 000018
【図１７】
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